Levelezős csapatverseny – 1. feladatsor – megoldások

VIII. feladat – 8 pont

1866 novembere volt, egész Párizs lázasan készült a közelgő világkiállításra. János a Mágussal eközben a Sorbonne Egyetem kutatólaborjában dolgozott. Kint zuhogott a hó, ráadásul minden körülmény ideális volt sétára a jövőbeli Eiffel torony helyén… Egészen addig, míg magából kikelve be nem lépett a főnöke:
– Ezt nem tudom felfogni, egyszerűen nem hiszem el! Ilyen balfácánok kezébe is kerülhet a tudomány, mint ez a senkiházi Kekulé. Azt állítja, hogy megálmodta este a kandalló mellett a C₆H₆ szerkezetét. Akkora őrültségeket állít, játszadozó majmok és egymás farkába harapó kígyók szerepeltek az álmában. Hovatovább azt írja – kezében papírköteget szorongatva tajtékzik – hogy a szomszédos szénatomok között nincs lokalizált kötés! Ki hallott már ilyet, hát mitől kötés a kötés, ha nem ettől?!
Azt javaslom, ha még ma haza akarsz érni, hogy nézz utána a benzollal kapcsolatos kísérleti eredményeknek (azonos kötéstávolság, egyszeresen és többszörösen szubsztituált származékok mennyiségi eloszlása) és javasoljatok egy logikusabb szerkezetet, mint ez itt! Mentsétek meg ettől a német fafejűtől a francia diákságot!

VIII. a) Javasoljatok (a kor ismereteinek megfelelően?) logikusabb szerkezeti képletet a benzolnak!

Megoldás: Kekulé előtt a kor nagy tudósai évtizedeken keresztül keresték a benzol tapasztalati képletéhez tartozó lehetséges szerkezeteket. A kutatások eredményeit, a legjobb, legszélesebb körben elterjedt elgondolásokat mutatja a következő ábra. Claus, Ladenburg, Dewar, Armstrong és Kekulé és Thiele ötleteit követhetjük figyelemmel. Armstrong esetében a matematikus Fermat-hoz hasonlóan az elgondolás egy cikke margójegyzetében található.

Ráadásul épp tegnap gyanúsította meg Jancsit Pierre, a labor rendjére legjobban odafigyelő francia munkatársa, azzal, hogy lopott az egyik üvegcsében található vegyszerből. A történet szerint rendet rakott a vegyszeres szekrényben, amikor levette az üveget a polcról, kinyitotta (fehér kristályokat látott benne), majd elfelejtette bezárni, és amikor másnap reggel vissza akarta pakolni, megdöbbenten vette észre, hogy az üveg kiürült. Pierre egyből meggyanúsította Jancsit a vegyszer elcsenésével és mivel biztos alibije nincsen arra az estére, ki kell találniuk egy jobb magyarázatot!
Egy kis nyomozással már kiderítették, hogy a csak szénből és oxigénből felépülő vegyületek között tartotta a megbízható Pierre az üvegcsét.

VIII. b) Mi lehetett benne? Hogyan tudja Jancsi és a Mágus tisztára mosni a hírüket?

Megoldás: A feladat megoldása a C₁₂O₉ összegképletű vegyület, mely a szén-oxidok családjába tartozik, szobahőmérsékleten fehér kristályos anyag, mézkő. Először a tapasztalati képlete alapján Wöhler és Liebig írták le a C₄O₃ összegképlettel, később Meyer és Steiner állapították meg a helyes szerkezeti képletet. Az alábbi ábrán a mellitsav-anhidrid képlete látható. Fontos tulajdonságai közé tartozik, hogy szobahőmérsékleten stabil, kristályos, de könnyen szublimáló anyag. (A megoldók nagy többsége a CO₂-ot adta meg, mint megoldást, azonban ez az anyag csak intenzív hűtés mellett lehet szilárd, ami a labor polcán nyilvánvalóan nem állt rendelkezésre.)

Az esetnek végül szerencsés kimenetele lett, hőseink bebizonyították, hogy a vádak hamisak. A kedélyek lenyugvása után János így szólt a Mágushoz:
– Eleinte érdekes volt itt, látni azt a rohamos fejlődést, amin keresztülmegy ez a város és a tudomány. De kezdem kényelmetlenül érezni magam: gyanúsítgatnak azzal, hogy tolvajok vagyunk, olyan elméleteket kellett gyártanunk a benzolról, amiről úgy is kiderül majd, hogy hamis. Ezenkívül még primitív kérdésekkel is zaklatnak. Azt hiszem, mennünk kellene.
– Ahogy gondolja, fiatalember. És hová parancsol?
– A jövőbe is el tud vinni, Mágus? Láttam a görögöket régen, nagyot alkottak. Még a teknős is. Kíváncsi vagyok, mi történik velük.
– A dolog nem lesz olyan egyszerű. De lássuk a medvét! Au revoir Párizs!

A verseny kereteit a TÁMOP - 4.2.2/B-10/1-2010-0030
„Önálló lépések a tudomány területén” pályázat biztosította.